交流电容在线监测方法及装置与流程
本发明属于电气技术领域，尤其涉及一种交流电容在线监测方法及装置。
背景技术：
随着工业的迅猛发展，用电设备的逐渐增加，对变流器的容量、效率、可靠性的要求越来越高，单个变流器单元独立工作已无法满足需求，变流器并联运行成为扩大系统容量的一种重要途径。并网变流器的设计寿命通常在10年以上，变流器中的交流电容在长时间运行以后，电容的容值会逐渐衰减，对并网变流器的可靠性及性能指标都有较大影响。
目前，传统的对并网变流器的交流电容进行监测的方法是，监测交流电容的运行时间，到达一定的时间即对交流电容进行更换。但是由于并网变流器实际运行工况、调度及环境等因素的影响，每个交流电容的衰减情况不同，某些交流电容衰减较快，没有及时更换会造成并网变流器整机工作的可靠性下降，而另一些交流电容衰减较慢，提早更换电容会造成资源浪费。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明实施例提供了一种交流电容在线监测方法及装置，能够解决现有技术存在的每个交流电容的衰减情况不同，某些交流电容衰减较快，没有及时更换造成并网变流器整机工作的可靠性下降，而另一些交流电容衰减较慢，提早更换电容造成资源浪费的问题。
本发明实施例的第一方面，提供了一种交流电容在线监测方法，包括：
获取变流器的电感电流值、并网电流值、并网电压值和电容输入电压值；
根据所述电感电流值、并网电流值得到交流电容电流值；
根据所述并网电压值和电容输入电压值得到交流电容电压值；
根据所述交流电容电流值和所述交流电容电压值，确定所述交流电容的实际容量值；
根据所述交流电容的实际容量值和原始容量值对交流电容进行监测。
本发明实施例的第二方面，提供了一种交流电容在线监测装置，包括：
参数获取模块，用于获取变流器的电感电流值、并网电流值、并网电压值和电容输入电压值；
电流值处理模块，用于根据所述电感电流值、并网电流值得到交流电容电流值；
电压值处理模块，用于根据所述并网电压值和电容输入电压值得到交流电容电压值；
实际容量值确定模块，用于根据所述交流电容电流值和所述交流电容电压值，确定所述交流电容的实际容量值；
本发明实施例的第三方面，提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的交流电容在线监测方法的步骤。
本发明实施例的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的交流电容在线监测方法的步骤。
本发明实施例与现有技术相比的有益效果是：本发明实施例首先根据电感电流值、并网电流值，得到交流电容电流值，再根据并网电压值和电容输入电压值，得到交流电容电压值，然后根据所述交流电容电流值和所述交流电容电压值，确定所述交流电容的实际容量值，最后根据交流电容的实际容量值和原始容量值对交流电容进行监测，能够获得交流电容的真实衰减情况进行监测，而不是根据交流电容的运行时间进行监测，及时替换衰减较快的交流电容以保证变流器整机工作的可靠性，保留衰减较慢的交流电容以节约资源。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例提供的一种并网变流器系统结构示意图；
图2为本发明一实施例提供的一种交流电容在线监测方法的流程示意图；
图3为本发明另一实施例提供的一种交流电容在线监测方法的流程示意图；
图4为本发明再一实施例提供的一种交流电容在线监测方法的流程示意图；
图5为本发明一实施例提供的一种交流电容在线监测装置的结构框图；
图6为本发明一实施例提供的一种交流电容在线监测的终端设备的示意框图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
参考图1，图1为本发明一实施例提供的一种并网变流器系统结构示意图。其中，并网变流器由三相半桥加上lc低通滤波器组成，其中，交流电容为ca、cb和cc，交流电容前后的电流分别为电感电流ila、ilb和ilc和并网电流iga、igb和igc。uga、ugb和ugc为并网电压，vx为电容输入电压。
参考图2，图2为本发明一实施例提供的一种交流电容在线监测方法的流程示意图。该方法可以应用于变流器上安装的控制器，如单片机，本实施例的过程详述如下：
s201：获取变流器的电感电流值、并网电流值、并网电压值和电容输入电压值。
在本实施例中，变流器为并网变流器。电感电流值、并网电流值、并网电压值和电容输入电压值用三相静止坐标系表示。
具体地，可以通过电流传感器获取电感输出端的三相电流值，得到变流器的电感电流值。通过获取电容输出端的三相电流值，得到变流器的并网电流值。通过电压测量装置获取电容输出端的三相电压值，得到变流器的并网电压值。通过获取电容输入端的三相电压值得到变流器的电容输入电压值。
s202：根据电感电流值、并网电流值得到交流电容电流值。
在本实施例中，可以将电感电流值与并网电流值作差，计算得到交流电容电流值。
s203：根据并网电压值和电容输入电压值得到交流电容电压值。
在本实施例中，可以将并网电压值和电容输入电压值作差得，到计算得到交流电容电压值。
s204：根据所述交流电容电流值和所述交流电容电压值，确定所述交流电容的实际容量值。
在本实施例中，可以将将交流电容电流值和交流电容电压值，导入电容电流微分公式，计算电容电流微分公式确定所述交流电容的实际容量值。
s205：根据交流电容的实际容量值和原始容量值对交流电容进行监测。
在本实施例中，原始容量值可以从电容的规格书中获取。
从上述描述可知，通过交流电容的实际容量值和原始容量值对交流电容进行监测，能够获得交流电容的真实衰减情况进行监测，而不是根据交流电容的运行时间进行监测，及时替换衰减较快的交流电容以保证变流器整机工作的可靠性，保留衰减较慢的交流电容以节约资源。
参考图3，图3为本发明另一实施例提供的一种交流电容在线监测方法的流程示意图。在上述实施例的基础上，步骤s204包括：
s301：将交流电容电流值和交流电容电压值，导入电容电流微分公式。
在本实施例中，电容电流微分公式
s302：将电容电流微分公式中的交流电容电流值和交流电容电压值由三相静止坐标系转换为两相旋转坐标系，计算电容电流微分公式得到交流电容的实际容量值。
在本实施例中，通过对电容电流微分公式进行积分运算得到交流电容的实际容量值。
在本发明的一个实施例中，步骤s202中根据所述电感电流值、并网电流值，计算得到交流电容电流值为：
公式(1)中，ica、icb和icc为三相静止坐标系的交流电容电流值，ila、ilb和ilc为三相静止坐标系的电感电流值，iga、igb和igc为三相静止坐标系的并网电流值。
步骤s203中根据所述并网电压值和电容输入电压值，计算得到交流电容电压值为：
公式(2)中，uca、ucb和ucc为三相静止坐标系的交流电容电压值，uga、ugb和ugc为三相静止坐标系的并网电压值，vx为交流电容星形接法时，其中性点电压值。
在本发明的一个实施例中，步骤s301中将所述交流电容电流值和所述交流电容电压值，导入电容电流微分公式为：
公式(3)中，其中c为交流电容的电容值。
在本发明的一个实施例中，步骤s302中，将所述电容电流微分公式中的交流电容电流值由三相静止坐标系转换为两相旋转坐标系为：
公式(4)中，ilq和ild为两相旋转坐标系的电感电流值，igq和igd为两相旋转坐标系的并网电流值，c3s/2r为三相静止坐标系转换为两相旋转坐标系的变换矩阵，其中c3s/2r取值如下，
将所述电容电流微分公式中的所述交流电容电压值由三相静止坐标系转换为两相旋转坐标系为：
公式(5)中，ugq和ugd为两相旋转坐标系的交流电容电压值；
将公式(4)和(5)导入公式(3)中，得到
公式(6)中，s为拉普拉斯算子。
设并网电压的正序分量为
式中，uga、ugb和ugc为并网电压值的三相电压值，ω为变流器输出并网电压的角速度；
由公式(6)和(7)，得到交流电容的两相旋转坐标系的实际容量值
在本发明的另一个实施例中，可以将
从上述描述可知，进行坐标变换的原因是交流电容电流值和所述交流电容电压值是交流量，坐标变换后可以将交流电容电流值和所述交流电容电压值转换为直流量解耦后进行闭环控制，将电容容值的计算放在两相旋转坐标系可以简化计算过程。
参考图4，图4为本发明再一实施例提供的一种交流电容在线监测方法的流程示意图。在上述实施例的基础上，步骤s205具体详述如下：
s401：将实际容量值与预存的原始容量值作差，得到交流电容的衰减值。
在本实施例中，预存的原始容量值可以从电容本身的规格书中获取。
s402：判断衰减值是否超出了预设的衰减阈值。
在本实施例中，预设的衰减阈值可以根据时间情况确定，也可以根据整机中的老化实验对电容容量/寿命进行实际测算。
s403：若衰减值超出了预设的衰减阈值，则发送告警提示信息到报警器。
在本实施例中，若衰减值没有超出预设的衰减阈值，则发送保留提示信息到显示终端，提醒用户可继续使用。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
对应于上文实施例的交流电容在线监测方法，图5为本发明一实施例提供的一种交流电容在线监测装置的结构框图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。参照图5，该装置包括：参数获取模块501、电流值处理模块502、电压值处理模块503、实际容量值确定模块504和交流电容监测模块505。
其中，参数获取模块501，用于获取变流器的电感电流值、并网电流值、并网电压值和电容输入电压值；
电流值处理模块502，用于根据所述电感电流值、并网电流值得到交流电容电流值；
电压值处理模块503，用于根据所述并网电压值和电容输入电压值得到交流电容电压值；
实际容量值确定模块504，用于根据所述交流电容电流值和所述交流电容电压值，确定所述交流电容的实际容量值；
交流电容监测模块505，用于根据所述交流电容的实际容量值和原始容量值对交流电容进行监测。
从上述描述可知，通过交流电容的实际容量值和原始容量值对交流电容进行监测，能够获得交流电容的真实衰减情况进行监测，而不是根据交流电容的运行时间进行监测，及时替换衰减较快的交流电容以保证变流器整机工作的可靠性，保留衰减较慢的交流电容以节约资源。
参考图5，在本发明的一个实施例中，所述实际容量值确定模块504，具体用于将所述交流电容电流值和所述交流电容电压值，导入电容电流微分公式，将所述电容电流微分公式中的交流电容电流值和所述交流电容电压值由三相静止坐标系转换为两相旋转坐标系，计算电容电流微分公式得到交流电容的实际容量值。
参考图5，在本发明的一个实施例中，所述电流值处理模块502，用于根据所述电感电流值、并网电流值到交流电容电流值为：
公式(1)中，ica、icb和icc为三相静止坐标系的交流电容电流值，ila、ilb和ilc为三相静止坐标系的电感电流值，iga、igb和igc为三相静止坐标系的并网电流值；
所述电压值处理模块503，用于根据所述并网电压值和电容输入电压值得到交流电容电压值为：
公式(2)中，uca、ucb和ucc为三相静止坐标系的交流电容电压值，uga、ugb和ugc为三相静止坐标系的并网电压值，vx为交流电容星形接法时，其中性点电压值。
参考图5，在本发明的一个实施例中，所述实际容量值确定模块504，用于所述将所述交流电容电流值和所述交流电容电压值，导入电容电流微分公式为：
公式(3)中，其中c为交流电容的电容值。
所述实际容量值确定模块504，用于所述将所述电容电流微分公式中的交流电容电流值和所述交流电容电压值由三相静止坐标系转换为两相旋转坐标系，计算电容电流微分公式得到交流电容的实际容量值包括：
将所述电容电流微分公式中的交流电容电流值由三相静止坐标系转换为两相旋转坐标系为：
公式(4)中，ilq和ild为两相旋转坐标系的电感电流值，igq和igd为两相旋转坐标系的并网电流值，c3s/2r为三相静止坐标系转换为两相旋转坐标系的变换矩阵，其中c3s/2r取值如下，
将所述电容电流微分公式中的所述交流电容电压值由三相静止坐标系转换为两相旋转坐标系为：
公式(5)中，ugq和ugd为两相旋转坐标系的交流电容电压值；
将公式(4)和(5)导入公式(3)中，得到
公式(6)中，s为拉普拉斯算子。
设并网电压的正序分量为
式中，uga、ugb和ugc为并网电压值的三相电压值，ω为变流器输出并网电压的角速度；
由公式(6)和(7)，得到交流电容的两相旋转坐标系的实际容量值
参考图5，在本发明的一个实施例中，所述交流电容监测模块505，具体用于将实际容量值与预存的原始容量值作差，得到交流电容的衰减值，判断所述衰减值是否超出了预设的衰减阈值，若衰减值超出了预设的衰减阈值，则发送告警提示信息到报警器。
参见图6，图6为本发明一实施例提供的一种交流电容在线监测的终端设备的示意框图。如图6所示的本实施例中的终端600可以包括：一个或多个处理器601、一个或多个输入设备602、一个或多个则输出设备603及一个或多个存储器604。上述处理器601、输入设备602、则输出设备603及存储器604通过通信总线605完成相互间的通信。存储器604用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令。处理器601用于执行存储器604存储的程序指令。其中，处理器601被配置用于调用所述程序指令执行以下操作上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图5所示模块501至505功能。
应当理解，在本发明实施例中，所称处理器601可以是中央处理单元(centralprocessingunit，cpu)，该处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmablegatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
输入设备602可以包括触控板、指纹采传感器(用于采集用户的指纹信息和指纹的方向信息)、麦克风等，输出设备603可以包括显示器(lcd等)、扬声器等。
该存储器604可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器601提供指令和数据。存储器604的一部分还可以包括非易失性随机存取存储器。例如，存储器604还可以存储设备类型的信息。
具体实现中，本发明实施例中所描述的处理器601、输入设备602、输出设备603可执行本发明实施例提供的业务请求方法的第一实施例和第二实施例中所描述的实现方式，也可执行本发明实施例所描述的终端的实现方式，在此不再赘述。
在本发明的另一实施例中提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述程序指令被处理器执行时实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(read-onlymemory，rom)、随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。
所述计算机可读存储介质可以是前述任一实施例所述的终端的内部存储单元，例如终端的硬盘或内存。所述计算机可读存储介质也可以是所述终端的外部存储设备，例如所述终端上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smartmediacard,smc)，安全数字(sd,securedigital)卡，闪存卡(flashcard)等。进一步地，所述计算机可读存储介质还可以既包括所述终端的内部存储单元也包括外部存储设备。所述计算机可读存储介质用于存储所述计算机程序及所述终端所需的其他程序和数据。所述计算机可读存储介质还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的终端和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的终端和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接，也可以是电的，机械的或其它的形式连接。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本发明实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
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